Al2O3p/2024Al基复合材料的界面结构

利用TEM、HRTEM等分析测试手段,对挤压铸造法制备的Al2O3颗粒增强2024Al基复合材料的界面组织结构进行了观察与分析。结果表明：Al2O3p/2024Al基复合材料的界面结合良好,未发现界面反应物,铝基体与Al2O3颗粒以共格关系结合,界面属直接结合型,且Al2O3颗粒与Al基体存在如下的位向关系：Al2O3（1^-1^-21^-）//Al（1^-1^-1^-）;Al2O3〈3^-41^-1^-〉//Al〈110〉。     

XD合成Al2O3,TiB2／Al复合材料的热力学分析

从热力学的角度讨论了原位反应生成Al2O3和TiB2陶瓷粒子增强铝基复合材料的合成机理。结果表明,在Al-TiO2-B体系中,以一定的加热速率加热至1073K左右时,Al与TiO2之间首先发生铝热反应,反应产生出活性钛原子并形成Al-Ti-B反应;AlB2和Al3Ti均系反应中间产物,Alb2在1200K左右时分解为Al和B2Al3Ti被B还原,当B的加入量（摩尔）是TiO2的两部左右时,Al3Ti基本消失,最终生成Al2O3和TiB2陶瓷颗粒增强的铝基复合材料。     

原位生成TiB2/Al复合材料的界面微结构研究

利用透射电镜和高分辨电子显微镜研究了混合盐原位反应生成的TiB2/Al复合材料的界面微观结构。结果表明,原位生成的TiB2颗粒呈六方结构,颗粒周围存在部分位错,且TiB2颗粒与基体Al存在位向关系：[0001]TiB2∥[111]Al,（1^-21^-0）TiB2∥（110）Al。电镜观察显示TiB2/Al复合材料界面光滑洁净,没有其它反应产物,界面处原子结合良好。TiB2/Al界面结合为半共格界面结合,建立了TiB2/Al复合材料界面原子结合模型。     

Al-TiO2-B系热扩散反应法合成铝基复合材料基体组织的细化机理

研究了Al-TiO2-B反应系热扩散反应（XD）法合成铝基复合材料基体组织的细化机理。实验结果表明，在Al-TiO2系中未加硼粉时，反应产物Al3Ti呈细长棒状，并可贯穿基体晶粒，Al2O3为细小颗粒偏聚于基体的晶界，铝基体晶粒粗大，当Al-TiO2系中加入硼粉后，棒状物Al3Ti减少，当B／TiO2摩尔比rB/TiO2为2时，Al3Ti基本消失，B与Al3Ti反应产生的TiB2成为铝基体结晶时的核心，基体晶粒细化，Al2O3呈均匀分布。     

XD合成Al_2O_3,TiB_2/Al复合材料的热力学分析

从热力学的角度讨论了原位反应生成Al2 O3 和TiB2 陶瓷粒子增强铝基复合材料的合成机理。结果表明 ,在Al TiO2 B体系中 ,以一定的加热速率加热至 10 73K左右时 ,Al与TiO2 之间首先发生铝热反应 ,反应产生出活性钛原子并形成Al Ti B反应系 ;AlB2 和Al3 Ti均系反应中间产物 ,AlB2 在 12 0 0K左右时分解为Al和B ,Al3 Ti被B还原 ,当B的加入量 (摩尔 )是TiO2 的两倍左右时 ,Al3 Ti基本消失 ,最终生成Al2 O3 和TiB2 陶瓷颗粒增强的铝基复合材料。     

反应热压(Al2O3+TiB2+Al3Ti)/Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位 (Al2O3 TiB2 Al3Ti)/Al复合材料,采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织.热压状态下,反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状,尺寸约几十微米; Al2O3和TiB2为细小弥散质点,TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形,而Al2O3颗粒呈等轴状.在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中,除反应生成了大块的Al3Ti相外,还有细小针状Al3Ti相沉淀析出,且呈弥散分布.热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点.Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成; TiB2在B或B2O3粉表面形成,因而均呈弥散分布,且尺寸细小.自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成Al3Ti时,Ti可在液态Al中长距离扩散,因而Al3Ti呈大块不规则状.     

原位生成Al2O3、TiB2和Al3Ti/Al复合材料的热循环行为

本文研究了Al-TiO2-B系原位生成Al2O3、TiB2和Al3Ti/Al颗粒增强铝基复合材料的热循环行为，研究结果表明了纯铝及B／TiO2摩尔比分别为0、1和2的颗粒增强铝基复合材料的热循环行为具有以下结果，纯铝和复合材料热循环后均产生了残余应变和滞后环；Al-TiO2-B系列复合材料热循环应变的各项指标均比纯铝基体大大降低，且具有较小的内耗功和较好的热稳定性，可以预测其具有较高的热疲劳寿命，热循环曲线能很好的评估复合材料在温度循环变化的环境中工作时的热稳定性和热疲劳。     

反应热压（A12O3＋TiB2＋A13Ti）／Al复合材料的组织形成机制

采用B或B2O3、TiO2和Al粉反应热压制备了原位(Al2O3 TiB2 Al3Ti)／Al复合材料，采用光学显徽镜、扫描电镜和透射电镜分析了原位复合材料的显微组织。热压状态下，反应生成相Al3Ti呈大块不规则形状，尺寸约几十微米；Al2O3和TiB2为细小弥散质点，TEM分析发现TiB2颗粒呈六边形，而Al2O3颗粒呈等轴状。在以Al粉、TiO2粉和B粉为原料制备的复合材料中，除反应生成了大块的Al3Ti相外，还有细小针状Al3Ti相沉淀析出，且呈弥散分布。热挤压后大块的Al3Ti被破碎成细小弥散质点。Al2O3在TiO2和B2O3粉末表面生成；TiB2在B或B2O3粉表面形成，因而均呈弥散分布，且尺寸细小。自TiO2中还原出的Ti溶入液态Al中形成A13Ti时，Ti可在液态Al中长距离扩散，因而Al3Ti呈大块不规则状。     

(TiB2+Al3Ti)/ZL101原位复合材料的强化机理

采用透射电镜对（TiB2＋Al3Ti）／ZL101原位复合材料中增强相组织、结构和分布进行了研究，测试了（TiB2＋Al3Ti）／ZL101原位复合材料的力学性能。结果表明，原位复合材料经热处理后，其抗拉强度、硬度及伸长率都比ZL101基体材料高，分别提高了23．3％、23．5％、14．6％；增强相TiB2和Al3Ti颗粒均匀分布于α-Al基体中．对基体具有显著的晶粒细化效果；（TiB2＋Al3Ti）／ZL101原位复合材料主要强化机制为细晶强化、固溶强化、弥散强化和位错强化。     

原位生成NiAl/(TiB2+Al2O3)复合材料的组织与性能

采用原位反应法制备了NiAl／（TiB2＋Al2O3）复合材料,从反应放热角度分析了Ni-Al及Al-TiO2-B2O3的反应过程;对试样进行X射线衍射分析、扫捕电镜及能谱分析。结果表明：合成复合材料的物相包括NiAl、TiB2和Al2O3陶瓷相以及少量的Ni同溶体,没有发现Al、B2O3和TiO2;各相界面清洁,无污染。原位生成的TiB2和Al2O3陶瓷相,呈棒条状和颗粒状分布在NiAl基体上。显微硬度测试结果表明,陶瓷相的生成提高了NiAl基体的硬度,且随陶瓷体系含量的增加,硬度呈增加趋势。     

AI-TiO2-B2O3系XD合成铝基复合材料研究

主要讨论Al-TiO2-B2O3系XD法制备铝基复合材料的合成工艺及其反应机理.结果表明:在B2O3与 TiO2摩尔比小于1时,真空炉温预热至1 000 K左右时压坯爆燃,反应产物由TiB2、Al3Ti和Al2O3组成,其中Al3Ti为棒状物,TiB2、Al2O3为细小颗粒,粒径为数μm左右.同时分析了球磨时间、预紧实度对反应产物的影响规律.     

复相Al2O3/SiCw陶瓷与不锈钢钎焊接头的界面反应和反应产物

采用氩气保护下活性金属钎焊法对碳化硅晶须增韧氧化铝陶瓷（Al2O3/SiCw）与不锈钢（1Cr18Ni9Ti)进行了钎焊，所用钎料为Ag-Cu-Ti3活性钎料，通过X－射线衍射仪（XRD）对界面的反应产物进行了物相分析，并用能谱仪（EDAX）分析了界面元素组成，结果表明，钎焊接头界面的反应十分复杂，反应产物多种多样，主要有TiO,Ti2O,TiC,Fe2Ti4O,Ni3Ti,AlTi等物质，界面反应层按Al2O3 SiC/TiO AlTi TiC/TiO2 Fe2Ti4O/Ag-Cu的规律过渡。     

Al-TiO_2-B_2O_3系XD合成铝基复合材料研究

主要讨论Al-TiO_2-B_2O_3系XD法制备铝基复合材料的合成工艺及其反应机理。结果表明:在B2 O3 与TiO2 摩尔比小于1时,真空炉温预热至10 0 0K左右时压坯爆燃,反应产物由TiB2 、Al3 Ti和Al2 O3 组成,其中Al3 Ti为棒状物,TiB2 、Al2 O3 为细小颗粒,粒径为数μm左右。同时分析了球磨时间、预紧实度对反应产物的影响规律。     

用XD法合成的铝基复合材料的组织与力学性能

对Al-TiO2-B2O3系利用放热弥散（XD）反应法合成了铝基复合材料．当B2O3／TiO2摩尔比为0时，增强相由α-Al2O3颗粒和棒状物Al3Ti组成，抗拉强度和延伸率分别为250.4MPa和4.0％，断口中有的棒状物自身开裂，断裂由Al3Ti自身萌生裂纹，并沿其解理面扩展至界面引起，加入B2O3后，棒状物Al3Ti减少，基体晶粒细化，强度和延伸率同步提高；当B2O3／TiO2摩尔比为1时，Al3Ti基本消失，抗拉强度和延伸率分别提高到320.8MPa和10.6％，断口形貌由细小韧窝组成，随着实验温度的增加，延伸率进一步提高，拉伸强度则随之下降，棒状物Al3Ti因与基体的界面结合强度降低而与基体中脱离，表明Al3Ti对复合材料的性能提高不利，723K时，延伸率上升至20.5％，抗拉强度下降至85.6MPa。     

α—Al2O3,TiB2颗粒增强铝基复合材料的XD合成

介绍了α-Al2O3,TiB2增强自生铝基复合材料XD合成工艺,分析了合成反应的热力学及动力学机理,在Al-TiO2系中未加B粉时,生成的增强相是Al3Ti和α-Al2O3,通过B粉的加入,使Al-TiO2-B系中棒状物Al3Ti随B/TiO2摩尔比的增加而逐渐减少,在B/TiO2的摩尔比为2时,棒状物基本消失,同时分析了升温速率、B/TiO2磨尔比对燃烧温度、体收缩率影响。     

Al2O3／Al2（1-0．2）Mg0．2Ti（1＋0．2）O5基复相陶瓷的制备及其性能

以工业级α-Al2O3、金红石型TiO2和轻质MgO粉体为原料，过量配置α-Al2O3，采用固相反应法于1400℃煅烧实现了Al2O3／Al2（1-0．2）Mg0．2Ti（1＋0．2）O5基复相粉体的原位合成，实现两相的均匀混合，原位制备出性能良好的Al2O3／Al2（1-0．2）Mg0．2Ti（1＋0．2）O5基复相陶瓷。利用XRD对原位合成的复相陶瓷粉体的相组成进行了表征，利用FESEM观察了复相陶瓷的断口形貌，测量了复相陶瓷的烧结密度、抗弯强度和热膨胀系数，研究了第二相Al2O3的引入量对钛酸铝基陶瓷的微观结构、抗弯强度和热膨胀性能的影响。结果显示，当复相Al2O3的引入量为15％（质量分数）时，钛酸铝基复相陶瓷的抗弯强度提高到108MPa，并且具有较低地热膨胀系数0．7×10^-6／℃。     

Al-Zr(CO3)2体系反应生成Al基复合材料的力学和磨损性能研究

运用Al-Zr（CO3）2体系熔体反应法制备了（Al3Zr＋Al2O3）p／Al合材料，研究了（Al3Zr＋Al2O3）p／Al复合材料的力学和磨损性能。结果表明：Al-Zr（CO3）2与Al熔体反应生成了Al2O3、Al3Zr颗粒；（Al3Zr＋Al2O3）g/A复合材料的抗拉强度和屈服强度随颗粒理论体积分数的增大而提高，当颗粒体积分数为10％时，复合材料的Rm为148．3MPa，较铝基体提高了90．1％，复合材料的Rp02为110．5MPa，较铝基体的提高了163．1％，复合材料的断后伸长率先升后降；由复合材料的拉伸断口SEM可知：随着反应物质量增加，塑性变形区减小，但仍是塑性断裂；由磨损表面SEM观察表明：（Al3Zr＋Al2O3）p/Al复合材料的磨损特征为黏着磨损和磨粒磨损的混合型磨损。     

自蔓延高温合成TiB2／Al2O3复合材料的力学性能

以普通商用TiO2为原料，与铝粉、碳化硼进行自蔓延（SHS）高温合成TiB2／Al2O3复合材料，通过差热和X射线衍射分析，确定了TiO2、Al及B4C的反应机制，得到了生成TiB2／Al2O3复合粉体的最佳工艺条件。测定了TiB2／Al2O3复合粉体相关的力学性能，得到材料的抗压强度为87．2MPa，抗弯曲强度为104．3MPa。SEM观察发现生成相中存在大量的气相或气孔，生成物微观区域不太均匀，材料的断裂形式主要为脆性断裂，生成物的颗粒尺寸为亚微米级。     

Cu+B复合钎料配比对Al2O3/TC4合金钎焊接头界面组织的影响

分别以不同配比的铜和硼混合粉末作为钎料,在钎焊温度930℃,保温时间10min条件下钎焊连接Al2O3与TC4合金,并结合SEM与EDS观察对钎焊接头的连接状况及组织结构进行分析．结果表明,A12O3／TC4合金钎焊接头的界面组织为Al2O3,／Ti3（Cu,A1）3O／Ti2Cu＋Ti2（Cu,Al）／Ti＋Ti2（Cu,Al）＋Ti（Cu,Al）＋AlCu2Ti＋Ti2Cu／Ti2Cu＋AICu：Ti＋TiB／Ti＋Ti2Cu／TC4合金．钎焊过程中,复合钎料中的铜与TC4合金中的钛发生互扩散,在连接层与TC4合金界面形成不同成分的Cu-Ti化合物．硼与液相中的钛反应,在接头中原位生成TiB晶须,且主要分布在Ti2Cu和AlCu2Ti上．随TiB生成量的增加,Ti2（Cu,Al）生成量增加,并逐渐变得连续,同时向Al2O3侧移动．     

(TiB2+Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料的相结构与力学性能

采用混合盐反应法制备(TiB2 Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料,测试其室温力学性能,并通过OPM、TEM等观察其微观组织.结果表明:增强相TiB2和Al3Ti弥散分布在α-Al中,颗粒的平均尺寸约100～300nm TiB2呈小圆片状,α-Al的(200)晶面与TiB2的(101)晶面存在局部共格关系,并有[011]Al∥[010]TiB2;Al3Ti呈棒状,几乎与α-Al完全共格,并有[121]Al∥[010]Al3Ti.(TiB2 Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料强韧化的主要机制为细晶强化和弥散强化.